Grâce à l’IA, les chercheurs ont conçu des génomes de bactériophages complets et fonctionnels à partir de zéro et les ont testés contre des bactéries qui avaient développé une résistance à un bactériophage naturel.
Leurs travaux marquent une étape vers des systèmes génératifs capables de concevoir des systèmes biologiques entiers plutôt que des gènes individuels ou de petits systèmes génétiques, tout en soulevant d’importantes préoccupations en matière de biosûreté et de biosécurité. « (Les auteurs) s’attaquent aux questions de biosûreté et de biosécurité plus délibérément que la plupart des développeurs de puissants modèles d’IA biologique », écrivent Thomas Inglesby et Moritz Hanke dans une perspective connexe. Les progrès dans le séquençage et la synthèse de l’ADN ont rendu de plus en plus possible la lecture et l’écriture de génomes entiers, mais concevoir un génome fonctionnel à partir de zéro reste extrêmement difficile car les gènes, les séquences régulatrices et d’autres éléments interagissent de manière très complexe.
Ici, Samuel King et ses collègues présentent une approche de conception de génomes fonctionnels qui combine les modèles de langage génomique Evo qu’ils avaient précédemment construits (y compris Evo 1), la biologie computationnelle et le criblage expérimental. Ils ont utilisé cette approche pour générer des génomes complets de bactériophages ; les bactériophages ont une utilité considérable en tant que biotechnologies et ont une pertinence thérapeutique dans le traitement des infections bactériennes.
En utilisant le bactériophage ΦX174 bien étudié comme modèle, King et coll. conçu par ordinateur des centaines de génomes candidats et identifié expérimentalement 16 phages fonctionnels, dont les séquences et structures génétiques différaient considérablement les unes des autres. Certains des phages modifiés ont eu des performances comparables à celles de leurs parents naturels, rapportent-ils, et notamment, certaines combinaisons de nouveaux phages ont surmonté la résistance de deux souches de phages. E. coli qui a résisté aux phages de type ΦX174. Les résultats démontrent que la génomique générative guidée par l’IA pourrait éventuellement permettre la conception de thérapies basées sur les phages plus durables.
Roi et coll. soulignent que la capacité de concevoir et de synthétiser des génomes fonctionnels générés par l’IA introduit d’importantes préoccupations en matière de biosûreté et de biosécurité et souligne la nécessité d’une surveillance experte et de garanties robustes tout au long du processus de conception. « Les groupes menant de futurs travaux de conception du génome entier devraient consulter à la fois les professionnels de la sûreté et de la sécurité tout au long du cycle de vie du projet », affirment-ils. Ils soutiennent que les cadres de sécurité existants peuvent être adaptés à la génomique générative, tandis que les protections au niveau du modèle, telles que l’exclusion des séquences virales sensibles des données d’entraînement, peuvent fournir une couche supplémentaire d’atténuation des risques. « La question n’est plus de savoir si la conception générative du génome viral existera », déclarent Inglesby et Hanke dans Perspective. « Il s’agit de savoir si la société peut mettre en place une surveillance qui permette à ses bénéfices de se déployer tout en l’empêchant de provoquer des dommages graves. »
